Задача тягового расчета.

В предыдущих главах 2 и 3 были рассмотрены методы оценки тяговых качеств автомобиля, для которого известны характеристики двигателя, зависимость тяговой силы на ведущих колесах в зависимости от скорости, передаточные числа силовой передачи и весовые и габаритные данные автомобиля.

При разработке конструкции автомобиля необходимо решать обратную задачу. Поэтому задача тягового расчета состоит в определении характеристик и параметров двигателя и трансмиссии, обеспечивающих эксплуатационные свойства и технико-экономические показатели автомобиля в соответствии с требуемым техническим заданием на его проектирование.

В задание на проектирование обычно включается подъем, который должен преодолеть автомобиль на прямой (высшей) передаче α_max, максимальная скорость автомобиля v_max на горизонтальной дороге, максимальный подъем, который должен преодолеть автомобиль на первой передаче α_1max. Указанные показатели относятся к дороге с твердым покрытием (f = 0,015…0,02). Так как ψ = f +sinα, то зная подъемы, которые автомобиль должен преодолеть, можно найти отвечающие данным условиям движения коэффициенты суммарного сопротивления дороги ψ.

Следует иметь в виду, что максимальная скорость большинства современных грузовых автомобилей составляет 80…100 км/ч, а легковых автомобилей 100…220 км/ч. Поэтому при оценке сопротивления дороги для случая движения автомобиля с максимальными скоростями следует учесть возрастание на больших скоростях коэффициента качения f.

На начальном этапе тягового расчета определяют массовые (весовые) и габаритные параметры автомобиля, размеры шин, КПД трансмиссии, лобовую площадь автомобиля и коэффициент сопротивления воздуха. Эти параметры и характеристики в основном оцениваются с учетом данных технического задания и анализа данных автомобилей, близких по назначению к проектируемому. Часто массу автомобиля выбирают, исходя из соотношения с грузоподъемностью, по прототипу.

Выбор двигателя.

В качестве автомобильных двигателей выбирают бензиновый ДВС или дизель. Дизели в основном применяются на грузовых автомобилях и автобусах, а также на ряде легковых автомобилей. Это объясняется более высокой топливной экономичностью дизелей в сравнении с бензиновыми двигателями и более низкой стоимостью дизельного топлива.

Важнейший параметр двигателя – мощность. При повышении мощности двигателя улучшаются тягово-динамические качества автомобиля, увеличивается его средняя и максимальная скорость. Но при этом повышается масса и размеры двигателя, его стоимость, и, как правило, снижается экономичность.

Комплексным показателем автомобиля с полной массой m, характеризующим «достаточность» мощности двигателя, является удельная мощность:

N_уд = Nе/m.

Автомобилям каждого типа и класса свойственны конкретные значения N_уд. Например, для автомобилей особо малого класса N_уд < 40 кВт/Т, для среднего и большого класса N_уд = 90 кВт/Т. Удельная мощность грузовых автомобилей варьируется в широких пределах в зависимости от их назначения и массы.

В общем виде эффективную мощность двигателя рассчитывают из условий достижения автомобилем максимальной скорости при установившемся движении по формуле:

Nе = ,

или в развернутом виде:

, (1)

где ψ = f +sinα и v_max – заданы в задании на проектирование;

G – полный вес автомобиля;

kF – фактор обтекаемости, определяют расчетом (по прототипу);

η_ТР – механический КПД трансмиссии, определяют расчетом.

Расчетное значение сопоставляют с мощностью автомобиля-прототипа. Для выполнения тягового расчета строят внешнюю скоростную характеристику двигателя, используя, например, формулу Лейдермана или таблицу относительных величин И.М.Ленина (см. раздел «Построение теоретических характеристик двигателя»).

В ряде случаев тяговый расчет целесообразно проводить по результатам теплового расчета двигателя. При этом рекомендуется следующий порядок действий.

По данным теплового расчета выбирается мощность двигателя, отнесенная к единице его рабочего объема (литровая мощность).

Для заданной максимальной скорости автомобиля по формуле (1) определяется необходимая мощность двигателя. По определенным значениям литровой и необходимой мощностей двигателя окончательно определяют его рабочий объем (iV_h = Nе / N_л) и строят внешнюю скоростную характеристику.

N_е N_е

М_е М_е

n_М n_N n_V n

v_мах v

Рис.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя, совмещенная